KR20210107076A - 배터리 보호 회로, 배터리 보호 보드, 배터리 및 단말 장치 - Google Patents

배터리 보호 회로, 배터리 보호 보드, 배터리 및 단말 장치 Download PDF

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KR20210107076A
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Abstract

배터리 보호 회로, 배터리 보호 보드, 배터리 및 단말 장치가 제공된다. 배터리 보호 회로는, 셀과 직렬로 연결된 제1 검출 유닛, 제2 검출 유닛, 및 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛 및 제2 스위치 유닛을 포함하고, 이로써 방전 루프 또는 충전 루프를 형성한다. 여기서, 제1 검출 유닛은 제1 스위치 유닛에 대응하고, 제2 검출 유닛은 제2 스위치 유닛에 대응하며, 각 검출 유닛은 동일 전류 검출 소자의 양단을 가로지르는 검출된 전압에 따라 대응하는 스위치 유닛의 도통 또는 연결해제를 제어함으로써, 루프의 도통 및 연결해제를 제어한다. 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛이 동일한 전류 검출 소자의 양단에 걸친 전압을 검출할 수 있도록 하는 수단에 의해, 셀을 관통하는 전류의 검출을 구현할 수 있고, 배터리 보호 회로 내의 전류 검출 소자의 수가 효과적으로 감소하여, 배터리 보호 회로의 임피던스를 감소시킬 수 있으므로, 배터리 보호 보드의 손실을 줄일 수 있다.

Description

배터리 보호 회로, 배터리 보호 보드, 배터리 및 단말 장치
본 출원은 2018년 12월 21일 중국 국가지식재산관리국에 제출된 중국 특허출원 제201811572828.9호(명칭: 명칭은 "배터리 보호 회로의 아이디어 공개")의 우선권을 주장하며, 또, . 2019년 4월 25일 중국 국가지식재산관리국에 제출된 중국 특허출원 제201910336826.8호(명칭: "배터리 보호 회로, 배터리 보호 보드, 배터리 및 단자 장치")에 대한 우선권을 주장하고, 이들은 전체 내용이 참조로 여기에 통합된다.
본 출원은 회로 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 보호 회로, 배터리 보호 보드, 배터리 및 단말 장치에 관한 것이다.
배터리 에너지 밀도가 향상되고 배터리가 점점 더 광범위하게 적용됨에 따라 리튬 배터리의 안전성을 보장하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 따라서 배터리 보호 보드는 일반적으로 리튬 배터리에 배치되며, 배터리 보호 보드는 과전압, 저전압, 충전 과전류 및 방전 과전류로부터 배터리를 보호할 수 있다.
현재 배터리 보호 보드는 배터리에 대한 이중 보호(double protection)를 구현할 수 있다. 제1 보호가 실패한 후 제2 보호는 배터리 안전을 더욱 보장할 수 있다. 충전 과전류 및 방전 과전류 보호에서 제1 보호 및 제2 보호는 각각의 검출 칩, 스위치 소자 및 전류 검출 소자에 상응한다. 제1 보호에서는, 제1 보호는 제1 전류 검출 소자의 양단에서 제1 검출 칩에 의해 검출되는 전압에 기초하여 구현된다. 제2 보호에서는, 제2 전류 검출 소자의 양단에서 제2 검출 칩에 의해 검출되는 전압에 기초하여 제2 보호가 구현된다.
그러나, 전술한 배터리 보호 보드는 비교적 손실이 크며, 그 결과 배터리가 비교적 손실이 크고 비교적 많은 열을 발생시킨다. 스마트폰과 같은 현재의 단말 장치는 점점 더 큰 손실과 빠른 충전 속도를 갖는 것을 고려할 때, 비용을 줄이기 위해 배터리 손실을 줄이는 방법은 현시점에서 시급히 해결되어야 하는 문제이다.
본 출원은 효과적으로 배터리 손실을 줄이기 위한 배터리 보호 회로, a 배터리 보호 보드, 및 배터리를 제공한다.
제1 측면에 따르면, 배터리 보호 회로가 제공되며, 여기서 배터리 보호 회로는:
전원 또는 부하에 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자;
제1 출력 단자와 제2 출력 단자 사이에서 직렬로 전기화학 셀에 연결되도록 구성된 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 및 제2 스위치 유닛; - 이로써, 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 제2 스위치 유닛, 전기화학 셀, 및 부하 또는 전원이 루프를 형성하여 전기화학 셀을 충전 또는 방전하며, 여기서 전류 검출 소자는 2개의 단자를 포함함 -;
전원 단자, 제어 단자, 및 2개의 검출 단자를 포함하는 제1 검출 유닛 - 여기서 제1 검출 유닛의 전원 단자는 제1 출력 단자에 전기적으로 연결되고, 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 전기적으로 전류 검출 소자의 2개의 단자에 각각 연결되고, 제1 검출 유닛의 제어 단자는 제1 스위치 유닛의 단자에 전기적으로 연결됨 -; 및
전원 단자, 제어 단자, 및 2개의 검출 단자를 포함하는 제2 검출 유닛 - 상기 제2 검출 유닛의 전원 단자는 상기 제1 출력 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 전기적으로 전류 검출 소자의 두 단자에 각각 연결되고, 제2 검출 유닛의 제어 단자는 제2 스위치 유닛의 단자에 전기적으로 연결됨 -
을 포함한다.
따라서, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 배터리 보호 회로는: 제1 검출 유닛; 제2 검출 유닛; 및 직렬로 전기화학 셀에 연결되도록 구성된 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 및 제2 스위치 유닛을 포함하여, 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 제2 스위치 유닛, 전기화학 셀, 및 부하 또는 전원이 루프를 형성한다. 제1 검출 유닛은 제1 스위치 유닛에 대응하고, 제2 검출 유닛은 제2 스위치 유닛에 대응한다. 각 검출 유닛은 동일한 전류 검출 소자의 양단에서 검출된 전압을 기반으로 해당 스위치 유닛이 닫히거나 열리도록 제어하여 루프가 닫히거나 열리도록 제어한다. 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛은 동일한 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 전기화학 셀을 통과하는 전류를 검출하여 배터리 보호 회로에서의 전류 검출 소자의 수량을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 배터리 보호 회로의 임피던스를 줄인다. 이러한 방식으로 배터리 보호 보드의 손실이 줄어들어 비용이 절감된다. 특히 현재의 지능형 단말기는 손실이 커지고 충전 속도가 빨라짐에 따라 배터리 보호 보드의 손실을 줄이는 것이 특히 중요하다.
선택적으로 배터리 보호 회로는 다음을 추가로 포함한다:
제1 검출 유닛 및 전류 검출 소자에 분리하여 전기적으로 연결된 제1 오류 분리(fault isolation) 유닛. 이로써, 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자에 전기적으로 연결된 회로가 단락되는 때에도 전류 검출 소자의 양단은 단락되지 않으며, 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
따라서, 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 배터리 보호 회로에서, 제1 검출 유닛 및 전류 검출 소자에 전기적으로 연결된 제1 오류 분리 유닛이 배치된다. 일부 경우에, 예를 들어, 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생한 경우 또는 전류 검출 소자의 전압을 검출하도록 구성된, 제1 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제1 필터 커패시터의 두 단자 사이에 단락이 발생한 경우에도, 제1 오류 분리 유닛이 배치되어 있기 때문에, 전류는 전류 검출 소자를 통해 여전히 흘러서 전류 검출 소자의 양단에서 전압을 형성한다. 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 루프를 닫거나 열도록 제어할 수 있다. 이것은 제2 검출 유닛 및 제2 스위치 유닛의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제1 검출 유닛 또는 제1 필터 커패시터의 소손을 야기하지 않는다.
선택적으로, 제1 오류 분리 유닛은 제1 오류 분리 소자를 포함한다. 제1 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자이다. 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함한다. 전류 검출 소자의 2개의 단자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다.
제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제1 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 전류 검출 소자의 제2 단자는 제1 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 선택적으로 제1 오류 분리 소자는 저항기다.
선택적으로, 제1 오류 분리 유닛은 제1 오류 분리 소자 및 제2 오류 분리 소자를 포함한다. 제1 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제2 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제1 오류 분리 소자의 제1 단자 또는 제2 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자이다. 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함한다. 전류 검출 소자의 2개의 단자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다.
제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제1 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 제2 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제2 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제2 단자에 전기적으로 연결된다.
선택적으로, 제1 오류 분리 소자 및/또는 제2 오류 분리 소자는 하나의 저항기 또는 저항기들이다.
선택적으로, 상기 전류 검출 소자의 저항값과 상기 제1 오류 분리 유닛과 상기 전류 검출 소자의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 임피던스 간의 차의 절대값은 미리 설정된 값 이하일 수 있다.
따라서, 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 배터리 보호 회로에서는, 전류 검출 소자의 저항값과 제1 오류 분리 유닛과 전류 검출 소자 사이의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스 간의 차의 절대값이 미리 설정된 값 미만이기 때문에, 어떤 오류가 발생하기 전 및 후에, 예컨대, 전류 검출 소자의 양단에서 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛의 단자들 간에 단락 회로가 발생하기 전과 후, 또는 전류 검출 소자의 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛의 단자들 간에 병렬로 연결된 제1 필터 커패시터의 두 단자 간에 단락 회로가 발생하기 전과 후, 전기화학 셀을 통해 지나는 전류의 (충전 과전류에 대한) 임계값들 간의 차가 상대적으로 작을 수 있거나, 또는 전기화학 셀을 통해 흐르는 전류의 (방전 과전류에 대한) 임계값들 간의 차가 상대적으로 작을 수 있다. 이것은 과전류 보호 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
선택적으로 배터리 보호 회로는 다음을 추가로 포함한다:
제2 검출 소자와 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결된 제2 오류 분리 유닛. 이로써, 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자에 전기적으로 연결된 회로가 단락되는 경우에도, 전류 검출 소자의 양단은 단락되지 않으며, 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결되어 있다.
따라서, 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 배터리 보호 회로에서, 제2 검출 유닛 및 전류 검출 소자에 전기적으로 연결된 제2 오류 분리 유닛이 배치된다. 일부 경우에, 예를 들어 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제2 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생한 경우 또는 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제2 필터 커패시터의 두 단자 사이에 단락이 발생한 경우, 제2 오류 분리 유닛이 배치되어 있기 때문에, 전류가 제2 오류 분리 유닛과 전류 검출 소자를 각각 통과할 수 있고, 제2 오류 분리 유닛과 전류 검출 소자 사이에 병렬 연결 관계가 형성되어, 전류 검출 소자의 양단에 전압이 있을 수 있다. 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 루프를 닫거나 열도록 제어할 수 있다. 이것은 제1 검출 유닛 및 제1 스위치 유닛의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제2 검출 유닛 또는 제2 필터 커패시터의 소손을 야기하지 않는다.
선택적으로, 제2 오류 분리 유닛은 제3 오류 분리 소자를 포함하고, 제3 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자이다. 제2 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함한다. 전류 검출 소자의 두 단자는 제1 단자와 제2 단자를 포함한다.
제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제3 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 전류 검출 소자의 제2 단자는 제2 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
선택적으로 제3 오류 분리 소자는 저항기다.
선택적으로, 제2 오류 분리 유닛은 제3 오류 분리 소자 및 제4 오류 분리 소자를 포함한다. 제3 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제4 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제3 오류 분리 소자의 제1 단자 또는 제4 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자이다. 제2 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함한다. 전류 검출 소자의 두 단자는 제1 단자와 제2 단자를 포함한다.
제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제3 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 제4 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제4 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제2 단자에 전기적으로 연결된다.
선택적으로, 제3 오류 분리 소자 및/또는 제4 오류 분리 소자는 하나의 저항기 또는 저항기들이다.
선택적으로, 상기 전류 검출 소자의 저항값과 상기 제2 오류 분리 유닛과 상기 전류 검출 소자의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스 간의 차의 절대값은 미리 설정된 값 이하일 수 있다.
선택적으로 배터리 보호 회로는 다음을 추가로 포함한다:
제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제1 필터 커패시터.
따라서, 하나의 필터 커패시터가 제1 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결됨으로써, 제1 검출 유닛의 두 검출 단자 사이의, 전류 검출 소자의 양단에서의 검출된 신호의, 간섭 클러터(interference clutter)가 효과적으로 감소될 수 있어 회로 신뢰성을 향상시킨다.
선택적으로 배터리 보호 회로는 다음을 추가로 포함한다:
제2 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제2 필터 커패시터.
따라서, 하나의 필터 커패시터는 제2 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결됨으로써, 제2 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에서, 전류 검출 소자의 양단에서의 검출된 신호의, 간섭 클러터가 감소될 수 있고, 회로 신뢰성을 향상시킨다.
선택적으로, 제1 검출 유닛의 제어 단자는 방전 제어 단자 및 충전 제어 단자를 포함하고, 제1 스위치 유닛은 제1 방전 스위치 소자 및 제1 충전 스위치 소자를 포함하고, 제1 방전 스위치 소자는 제1 단자를 포함하고, 제1 방전 스위치 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 방전 제어 단자에 전기적으로 연결되고, 제1 충전 스위치 소자는 제1 단자를 포함하고, 제1 충전 스위치 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 충전 제어 단자에 전기적으로 연결되고;
제2 검출 유닛의 제어 단자는 방전 제어 단자 및 충전 제어 단자를 포함하고, 제2 스위치 유닛은 제2 방전 스위치 소자 및 제2 충전 스위치 소자를 포함하고, 제2 방전 스위치 소자는 제1 단자를 포함하고, 제2 방전 스위치 소자의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 방전 제어 단자에 전기적으로 연결되고, 제2 충전 스위치 소자는 제1 단자를 포함하고, 제2 충전 스위치 소자의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 충전 제어 단자에 전기적으로 연결된다.
제2 측면에 따르면, 배터리 보호 회로가 제공되고, 여기서 배터리 보호 회로는:
전원(power supply) 또는 부하(load)에 전기적으로 연결하도록 구성된 2개의 출력 단자;
상기 2개의 출력 단자 사이에 직렬로 전기화학 셀에 연결하도록 구성된 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 및 제2 스위치 유닛 - 이로써, 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 제2 스위치 유닛, 전기화학 셀 및 부하 또는 전원이 루프를 형성하여 전기화학 셀을 충전 또는 방전하며, 여기서 제1 스위치 유닛 및 제2 스위치 유닛은 둘 다 루프가 폐쇄 또는 개방되도록 제어하도록 구성됨 -;
전류 검출 소자의 양단에서 전압을 검출하고, 전류 검출 소자의 양단에서의 전압이 제1 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값보다 크면, 제1 스위치 유닛에 제어 신호를 출력하여 제1 스위치 유닛을 개방하도록 구성된 제1 검출 유닛; 및
전류 검출 소자의 양단에서의 전압을 검출하고, 전류 검출 소자의 양단에서의 전압이 제2 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값보다 큰 경우, 제2 스위치 유닛에 제어 신호를 출력하여 제2 스위치 유닛을 개방하도록 구성된 제2 검출 유닛.
제1 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값은 제2 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값과 상이하다.
따라서, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 배터리 보호 회로는: 제1 검출 유닛; 제2 검출 유닛; 및 직렬로 전기화학 셀에 연결되도록 구성된 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 및 제2 스위치 유닛을 포함하여, 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 제2 스위치 유닛, 전기화학 셀, 및 부하 또는 전원이 루프를 형성한다. 제1 검출 유닛은 제1 스위치 유닛에 대응하고, 제2 검출 유닛은 제2 스위치 유닛에 대응한다. 각 검출 유닛은 동일한 전류 검출 소자의 양단에서 검출된 전압을 기반으로 대응하는 스위치 유닛이 폐쇄되거나 개방되도록 제어하여 루프가 닫히거나 열리도록 제어한다. 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛이 동일한 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 전기화학 셀을 통과하는 전류를 검출함으로써, 배터리 보호 회로의 전류 검출 소자의 수량을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 배터리 보호 회로의 임피던스를 줄인다. 이러한 방식으로 배터리 보호 보드의 손실이 줄어들어 비용이 절감된다. 특히 현재의 지능형 단말기는 손실이 커지고 충전 속도가 빨라짐에 따라 배터리 보호 보드의 손실을 줄이는 것이 특히 중요하다.
선택적으로 배터리 보호 회로는 다음을 추가로 포함한다:
상기 제1 검출 유닛 및 상기 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결되고, 상기 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자와 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우 상기 전류 검출 소자로 전기화학 셀을 통해 흐르는 전류를 션트(shunt)하도록 구성된 제1 오류 분리 유닛. 이로써, 전류 검출 소자의 양단이 단락되지 않도록 하고, 여기서 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
따라서, 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 배터리 보호 회로에서, 제1 검출 유닛 및 전류 검출 소자에 전기적으로 연결된 제1 오류 분리 유닛이 배치된다. 일부 경우에, 예를 들어 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생한 경우, 또는 전류 검출 소자의 전압을 검출하도록 구성된, 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제1 필터 커패시터의 두 단자 사이에 단락이 발생한 경우, 제1 오류 분리 유닛이 배치되어 있기 때문에, 전류가 제1 오류 분리 유닛 및 전류 검출 소자를 통해 각각 흐를 수 있어 전류 검출 소자의 양단에 전압을 형성한다. 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 루프를 닫거나 열도록 제어할 수 있다. 이것은 제2 검출 유닛 및 제2 스위치 유닛의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제1 검출 유닛 또는 제1 필터 커패시터의 소손을 야기하지 않는다.
선택적으로, 제1 오류 분리 유닛은 제1 오류 분리 소자를 포함한다. 제1 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자이다. 제1 검출 유닛은 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함한다. 전류 검출 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다.
제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제1 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 전류 검출 소자의 제2 단자는 제1 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
선택적으로 제1 오류 분리 소자는 저항이다.
선택적으로, 제1 오류 분리 유닛은 제1 오류 분리 소자 및 제2 오류 분리 소자를 포함한다. 제1 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제2 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제1 오류 분리 소자의 제1 단자 또는 제2 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자이다. 제1 검출 유닛은 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함한다. 전류 검출 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다.
제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제1 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 제2 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제2 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제2 단자에 전기적으로 연결된다.
선택적으로, 상기 전류 검출 소자의 저항값과 상기 제1 오류 분리 유닛과 상기 전류 검출 소자의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스의 차의 절대값은 미리 설정된 값 이하일 수 있다.
선택적으로 배터리 보호 회로는 다음을 추가로 포함한다:
상기 제2 검출 유닛 및 상기 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결되고, 상기 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자와 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우, 상기 전류 검출 소자로 전기화학 셀을 흐르는 전류를 션트하도록 구성된 제2 오류 분리 유닛. 이로써, 전류 검출 소자의 양단이 단락되지 않고, 여기서 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
따라서, 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 배터리 보호 회로에서, 제2 검출 유닛 및 전류 검출 소자에 전기적으로 연결된 제2 오류 분리 유닛이 배치된다. 일부 경우에, 예를 들어 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제2 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생한 경우, 또는 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제2 필터 커패시터의 두 단자 사이에 단락이 발생한 경우, 제2 오류 분리 유닛이 배치되어 있기 때문에, 전류가 제2 오류 분리 유닛 및 전류 검출 소자를 통해 각각 흐를 수 있고, 제2 오류 분리 유닛과 전류 검출 소자 사이에 병렬 연결 관계가 형성되어, 전류 검출 소자의 양단에 전압이 존재할 수 있다. 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 루프를 닫거나 열도록 제어할 수 있다. 이것은 제1 검출 유닛 및 제1 스위치 유닛의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제2 검출 유닛 또는 제2 필터 커패시터의 소손을 야기하지 않는다.
선택적으로 제2 오류 분리 유닛은 제3 오류 분리 소자를 포함한다.
제3 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자이고, 제2 검출 유닛은 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함하고, 전류 검출 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다.
제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제3 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 전류 검출 소자의 제2 단자는 제2 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
선택적으로 제2 오류 분리 유닛은 제3 오류 분리 소자 및 제4 오류 분리 소자를 포함한다.
제3 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 제4 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 제3 오류 분리 소자의 제1 단자 또는 제4 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자이고, 제2 검출 유닛은 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함하고, 전류 검출 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다.
제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제3 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 제4 오류 분리 소자의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결된다. 제4 오류 분리 소자의 제2 단자는 전류 검출 소자의 제2 단자에 전기적으로 연결된다.
제3 측면에 따르면, 배터리 보호 보드가 제공된다. 배터리 보호 보드는 제1 측면 또는 제2 측면의 가능한 구현들 중 어느 하나의 배터리 보호 회로를 포함한다.
제4 측면에 따르면, 배터리가 제공된다. 배터리는 제3 측면의 가능한 구현들 중 어느 하나에서 전기화학 셀 및 배터리 보호 보드를 포함한다. 배터리 보호 보드의 배터리 보호 회로는 2개의 입력 단자를 포함하고, 2개의 입력 단자 각각은 전기화학 셀에 전기적으로 연결된다.
제5 측면에 따르면, 단말 장치가 제공된다. 단말 장치는 커넥터, 전원, 부하, 및 제4 측면의 배터리를 포함한다. 커넥터는 전원에 전기적으로 연결되고 전원은 배터리에 전기적으로 연결되며 배터리는 부하에 전기적으로 연결된다.
제6 측면에 따르면, 단말 장치가 제공되고, 여기서 단말 장치는 커넥터, 전원, 부하 및 배터리를 포함하고, 커넥터는 전원에 전기적으로 연결되고, 배터리는 배터리 보호 회로 기판 및 전기화학 셀을 포함하고, 배터리 보호 보드는 다음을 포함한다:
부하 또는 전원에 전기적으로 연결된 2개의 출력 단자;
2개의 출력 단자 사이에 직렬로 전기화학 셀에 연결된 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 및 제2 스위치 유닛 - 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 제2 스위치 유닛, 전기화학 셀, 부하 또는 전원은 전기화학 셀을 충전 또는 방전하기 위해 루프를 형성하고, 여기서 제1 스위치 유닛 및 제2 스위치 유닛은 둘 다 루프가 폐쇄 또는 개방되도록 제어하도록 구성됨 -;
전류 검출 소자의 양단에서 전압을 검출하도록 구성되고, 전류 검출 소자의 양단에서의 전압이 제1 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값보다 크면, 제1 스위치 유닛을 개방하기 위해 제1 스위치 유닛에 제어 신호를 출력하도록 구성된 제1 검출 유닛; 및
전류 검출 소자의 양단의 전압을 검출하고, 전류 검출 소자의 양단의 전압이 제2 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값보다 크면, 제2 스위치 유닛을 개방하기 위해 제2 스위치 유닛에 제어 신호를 출력하도록 구성된 제2 검출 유닛.
제1 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값은 제2 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값과 상이하다.
선택적으로, 제1 검출 유닛은 전류 검출 소자의 양단에서 전압을 검출하도록 구성된 두 개의 검출 단자를 포함하고, 배터리 보호 보드는 다음을 더 포함한다:
상기 제1 검출 유닛 및 상기 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결되고, 상기 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자와 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우 상기 전류 검출 소자로 전기화학 셀을 통해 흐르는 전류를 션트(shunt)하도록 구성된 제1 오류 분리 유닛. 이로써, 전류 검출 소자의 양단이 단락되지 않도록 하고, 여기서 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
선택적으로, 제2 검출 유닛은 전류 검출 소자의 양단에서 전압을 검출하도록 구성된 두 개의 검출 단자를 포함하고, 배터리 보호 보드는 다음을 더 포함한다:
상기 제2 검출 유닛 및 상기 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결되고, 상기 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자와 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우, 상기 전류 검출 소자로 전기화학 셀을 흐르는 전류를 션트하도록 구성된 제2 오류 분리 유닛. 이로써, 전류 검출 소자의 양단이 단락되지 않고, 여기서 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
도 1은 본 출원의 실시예가 적용될 수 있는 응용 시나리오의 개략도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 개략적인 회로도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 다른 개략 회로도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 다른 개략적인 구조도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 다른 개략 회로도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 다른 개략 회로도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 다른 개략 구조도이다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 다른 개략 회로도이다.
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 또 다른 개략적인 회로도이다.
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 다른 개략적인 구조도이다.
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 다른 개략적인 구조도이다. 과
도 13은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 또 다른 개략적인 구조도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 기술적 솔루션을 설명한다.
도 1은 본 출원의 실시예가 적용될 수 있는 응용 시나리오를 도시한다. 도 1에 도시된 시나리오에서는, 단말 장치(110), 케이블(120) 및 충전기(130)가 포함된다. 충전기(130)는 케이블(120)을 이용하여 단말 장치(110)와 전기적으로 연결된다. 단말 장치(110)는 커넥터(111), 충전 관리 칩(112), 배터리(113) 및 부하(114)를 포함한다. 커넥터(111)는 충전 관리 칩(112)과 전기적으로 연결된다. 배터리(113)는 충전 관리 칩(112) 및 부하(114)와 개별로 전기적으로 연결된다. 배터리는 배터리 보호 보드(113-1)와 전기화학 셀(113-2)을 포함한다. 부하(114)는 단말 장치에서 전력을 소모하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 부하(114)는 마이크, 카메라, 모터 등과 같은 다양한 전력 소모 장치일 수 있다. 충전 관리 칩은 배터리를 충전하는 전원으로 이해될 수 있다. 충전 시 전류의 흐름 방향은 충전기(130) -> 케이블(120) -> 커넥터(111) -> 충전 관리 칩(112) -> 배터리 보호 보드(113-1) -> 전기화학 셀(113-2)이다. 방전 시 전류의 흐름 방향은 전기화학 셀(113-2) -> 배터리 보호 보드(113-1) -> 부하(114)이다.
이해의 편의를 위해 본 출원의 실시예에서 관련된 용어를 먼저 설명한다.
과전류 충전 및 과전류 방전:
배터리 보호 보드에는 전류 값에 대한 명확한 요구 사항이 있다. 충전 과정이나 방전 과정에 관계없이 설정된 전류 임계값을 초과하면 정상적인 경우 배터리 보호 보드는 전기화학 셀을 통하는 지속적인 전류 흐름으로 인한 과열 현상을 피하기 위해 충전 루프 또는 방전 루프를 차단한다. 과열 현상은 배터리 수명, 배터리 용량, 배터리 안전성 측면에서 문제를 일으킨다. 충전 루프는 또한 충전 중에 전류가 전기화학 셀을 통과하는 루프로 이해될 수 있다. 방전 루프는 방전 동안 전류가 전기화학 셀을 통과하는 루프로 이해될 수 있다.
본 출원의 실시예들에서, 충전 시 전기화학 셀을 통과하는 전류(용이한 구별을 위해 충전 전류라 함)가 미리 설정된 전류 임계값을 초과하는 현상을 충전 과전류라 칭할 수 있으며, 이러한 현상은 방전시 전기화학 셀을 통과하는 전류(용이한 구별을 위해 방전 전류라 함)가 미리 설정된 전류 임계값을 초과하는 것을 방전 과전류라 칭할 수 있다. 이에 따라, 충전 과전류에 대한 보호 조치를 충전 과전류 보호라고 할 수 있고, 방전 과전류에 대한 보호 조치를 방전 과전류 보호라고 할 수 있다. 충전 과전류 보호 및 방전 과전류 보호를 총칭하여 과전류 보호라고 할 수 있다.
이중 보호(double protection):
배터리 보호 보드는 배터리(예: 리튬 배터리)에 대한 과전압 보호, 저전압 보호 및 과전류 보호를 구현할 수 있다. 각 보호 유형은 배터리에 대한 이중 보호를 구현할 수 있다. 일반적으로, 제1 보호의 전압 임계값 또는 전류 임계값은 제2 보호의 전압 임계값 또는 전류 임계값보다 작다. 과전류 보호에서 과전류 보호를 충전하는 원리는 과전류 보호를 방전하는 원리와 동일하다. 다음은 과전류 보호 원리를 간략하게 설명하기 위해 충전 과전류 보호를 예로 들어 설명한다.
배터리 보호 보드에는 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛이 배치될 수 있다. 충전 시 전기화학 셀에 흐르는 전류가 제1 검출 유닛에 의해 미리 설정된 전류 임계값(구별을 용이하게 하기 위한 제1 전류 임계값이라 함)보다 큰 경우, 전기화학 셀을 통과하는 전류를 차단하기 위해 제1 검출 유닛을 이용하여 충전 루프를 차단할 수 있다. 제1 검출 유닛이 실패하고 적시에 충전 루프를 차단할 수 없으면 전기화학 셀이 계속 충전된다. 전기화학 셀에 흐르는 전류가 제2 검출 유닛에 의해 미리 설정된 전류 임계값보다 큰 경우, 제2 검출 유닛을 이용하여 충전 루프를 차단하여 전기화학 셀을 통과하는 전류를 차단할 수 있다.
가능한 구현에서, 충전 루프 또는 방전 루프에서 2개의 검출 저항기(구별의 편의를 위해 제1 검출 저항기 및 제2 검출 저항기로 지칭됨)이 직렬로 연결될 수 있다. 제1 검출 유닛은 제1 검출 저항기의 양단에서 전압을 검출하도록 구성되고, 제2 검출 유닛은 제2 검출 저항기의 양단에서 전압을 검출하도록 구성된다. 전기화학 셀에 흐르는 전류는 두 개의 검출 저항기 각각의 양단 전압을 검출하여 검출할 수 있다. 그 이유는 다음과 같다: I=U/R, 여기서 I는 충전 루프를 통과하는 전류, U는 검출 저항기(제1 검출 저항기 또는 제2 검출 저항기)의 양단 전압, R은 검출 저항기의 저항값. 검출 저항기의 전압과 저항값을 알고 있으므로, I=U/R의 식을 이용하여 검출 저항기에 흐르는 전류를 구할 수 있다. 검출 저항기와 전기화학 셀은 충전 루프 또는 방전 루프에서 직렬로 연결된다. 따라서 검출 저항기의 획득 전류는 전기화학 셀을 통과하는 전류이기도 하다. 이와 같이 검출 유닛에 의해 검출된 전압을 이용하여 전기화학 셀을 통과하는 전류를 검출하여 과전류 보호를 구현할 수 있다. 제1검출 저항기의 양단 전압이 제1 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값보다 크면, 제1 검출 유닛을 사용하여 전기화학 셀을 통과하는 전류를 차단하기 위해 충전 루프 또는 방전 루프를 차단할 수 있다. 제2검출 저항기의 양단 전압이 제2 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값보다 큰 경우, 전기화학 셀을 통과하는 전류를 차단하기 위해 제2 검출 유닛을 사용하여 충전 루프 또는 방전 루프를 차단할 수 있다.
검출 유닛(예를 들어, 제1 검출 유닛 또는 제2 검출 유닛)의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값은 고정된 값이며, 검출 저항기는 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값 및 과전류 보호 전류 임계값의 요구 사항에 기초하여 선택될 수 있다.
Figure pct00001
이고, 여기서
Figure pct00002
는 검출 유닛에 의해 미리 설정된 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값이고
Figure pct00003
는 전류 임계값이다. 검출 저항기의 저항값은 공식
Figure pct00004
를 사용하여 얻을 수 있다.
이러한 방식으로, 배터리 보호 보드에 두 개의 검출 유닛을 배치하면 배터리의 안전을 효과적으로 보장할 수 있다.
배터리에 대한 상술한 이중 보호에서, 배터리 보호 보드는 비교적 큰 손실을 갖는다. 배터리 보호 보드의 손실을 줄이기 위해, 본 출원의 실시예는 배터리 보호 보드에 배치되는 배터리 보호 회로를 제공하여 배터리 보호 보드의 손실을 줄여 배터리 보호 보드의 비용을 절감한다.
본 출원의 실시예에서, 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛에 대해 하나의 전류 검출 소자가 배치되어, 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛이 하나의 전류 검출 소자를 공동으로 사용하여 과전류 보호를 구현한다. 배터리 보호 보드의 손실을 줄이는 목적은 전류 검출 소자의 수량을 줄여 배터리 보호 보드의 비용을 줄임으로써 달성된다.
다음에서는 도 2 내지 도 13을 참조하여 본 출원의 실시예들에서의 배터리 보호 회로를 상세히 설명한다. 도 2 내지 도 13에 도시된 배터리 보호 회로의 연결 관계는 설명을 위한 예시일 뿐임이 이해되어야 한다.
기능 모듈(예를 들어, 제1 검출 유닛, 제2 검출 유닛, 제1 오류 분리 유닛 및 제2 오류 분리 유닛)을 구현할 수 있는 임의의 배터리 보호 회로는 본 출원의 실시예의 보호 범위 내에 속하며, 예시들은 본 출원의 실시예에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다.
본 출원의 실시예에서 A와 B 사이의 전기적 연결은 다음과 같이 이해될 수 있음을 주목해야 한다: A와 B는 서로 전기적으로 직접 연결되거나; 또는 A와 B는 다른 소자를 사용하여 서로 전기적으로 연결된다. 구체적인 형태는 제한되지 않는다.
도 2를 참조하면, 도 2는 배터리 보호 회로(200) 및 전기화학 셀(230)을 포함한다. 배터리 보호 회로(200)는 제1 출력 단자(P+), 제2 출력 단자(P-), 전류 검출 소자(211), 제1 스위치 유닛(212), 제2 스위치 유닛(213), 제1 검출 유닛(221) 및 제2 검출 유닛(222)을 포함한다.
제1 출력 단자(P+) 및 제2 출력 단자(P-)는 전원 또는 부하에 전기적으로 연결되도록 구성된다. 전원은 도 1에 도시된 충전 관리 칩(112)일 수 있다. 부하는 도 1에 도시된 부하(114)일 수 있다.
전류 검출 소자(211), 제1 스위치 유닛(212) 및 제2 스위치 유닛(213)은 제1 출력 단자(P+)와 제2 출력 단자(P-) 사이에서 전기화학 셀(230)에 직렬로 연결되도록 구성되어, 전류 검출 소자(211), 제1 스위치 유닛(212), 제2 스위치 유닛(213), 전기화학 셀(230) 및 부하 또는 전원은 루프를 형성하여 전기화학 셀(230)을 충전 또는 방전한다. 제1 스위치 유닛(212) 및 제2 스위치 유닛(213)은 둘 다 루프를 개방 또는 폐쇄되도록 제어하도록 구성된다. 배터리 보호 회로(200)는 2개의 입력 단자, 입력 단자(B+) 및 입력 단자(B-)를 더 포함한다. 이 입력 단자들은 전류 검출 소자(211), 제1 스위치 유닛(212), 제2 스위치 유닛(213), 전기화학 셀(230), 및 부하 또는 전원을 포함하는 루프를 형성하기 위해 전기화학 셀(230)의 양단에 전기적으로 각각 연결된다. 루프는 충전 루프 또는 방전 루프일 수 있다. 충전 루프에서 전류 방향은 출력 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> 전류 검출 소자(211) -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 출력 단자(P-)이다. 방전 루프에서 전류 방향은 다음과 같다: 전기화학 셀(230)의 양극 -> 출력 단자(P+) -> 출력 단자(P-) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 제2 스위치 유닛(213) -> 전류 검출 소자(211) -> 전기화학 셀(230)의 음극.
제1 검출 유닛(221) 및 제2 검출 유닛(222)은 전류 검출 소자(211)를 공유하며, 둘 다 전류 검출 소자(211)의 양단 전압을 검출하여 루프의 폐쇄 또는 개방을 구현한다. 구체적으로, 제1 검출 유닛(221)은 전원 단자(VDD 단자), 제어 단자(3), 및 2개의 검출 단자(검출 단자 1 및 검출 단자 2)를 포함한다. 제1 검출 유닛(221)의 VDD 단자는 제1 출력 단자(P+)와 전기적으로 연결되어 제1 검출 유닛(221)에 전원을 공급함으로써 제1 검출 유닛(221)에 동작 전압 및 전류를 제공하고, 제1 검출 유닛(221)의 정상 동작을 보장한다. 제1 검출 유닛(221)의 2개의 검출 단자는 전류 검출 소자(211)의 2개의 단자(단자 1 및 단자 2)에 각각 전기적으로 연결되어 전류 검출 소자(211)의 양단 전압을 검출한다. 제1 검출 유닛(221)의 제어 단자(3)는 제1 스위치 유닛(212)의 단자 3과 전기적으로 연결되어, 제1 스위치 유닛(212)이 닫히거나 열리도록 제어하여 루프가 닫히거나 열리도록 제어한다. 마찬가지로, 제2 검출 유닛(222)은 전원 단자(VDD 단자), 제어 단자(3) 및 2개의 검출 단자(단자 1 및 단자 2)를 포함한다. 제2 검출 유닛(222)의 VDD 단자는 제1 출력 단자(P+)와 전기적으로 연결되어 제2 검출 유닛(222)에 전원을 공급함으로써 제2 검출 유닛(222)에 동작 전압 및 전류를 제공하고, 제2 검출 유닛(222)의 정상 동작을 보장한다. 제2 검출 유닛(222)의 2개의 검출 단자는 전류 검출 소자(211)의 2개의 단자(단자 1 및 단자 2)에 각각 전기적으로 연결되어 전류 검출 소자(211)의 양단 전압을 검출한다. 제2 검출 유닛(222)의 제어 단자(3)는 제2 스위치 유닛(213)의 단자 3과 전기적으로 연결되어, 제2 스위치 유닛(213)을 폐쇄 또는 개방하여 루프를 폐쇄 또는 개방하도록 제어한다.
제1 검출 유닛(221)은 전술한 제1 검출 유닛으로 이해될 수 있고, 제2 검출 유닛(222)은 전술한 제2 검출 유닛으로 이해될 수 있다. 또는, 제1 검출 유닛(221)은 앞서 설명한 제2 검출 유닛으로 이해될 수 있고, 제2 검출 유닛(222)은 전술한 제1 검출 유닛으로 이해될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다. 설명의 편의를 위해 제1 검출 유닛(221)은 제1 검출 유닛으로, 제2 검출 유닛(222)은 제2 검출 유닛으로 사용할 수 있다. 또한, 구별의 편의를 위해 제1 검출 유닛(221)의 미리 설정된 과전류 검출 임계값을 U1, 제2 검출 유닛(222)의 양단에서의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값을 U2, 전류 검출 소자(211)의 양단에서의 전압은 U0로 표시된다.
구체적으로, 제1 검출 유닛(221)은 전류 검출 소자(211)의 양단에서 전압(U0)을 검출하도록 구성된다. U0가 U1보다 크면, 제1 검출 유닛(221)은 제1 스위치 유닛(212)에 제어 신호를 보내 제1 스위치 유닛(212)을 개방함으로써 루프를 개방하여 과전류 보호를 구현한다. 마찬가지로, 제2 검출 유닛(222)도 전류 검출 소자(211)의 양단에서 전압(U0)을 검출하도록 구성된다. 제1 검출 유닛(221)이 실패하면, U0가 U1보다 크더라도, 루프는 적시에 개방될 수 없고, U0가 U2보다 클 때까지 전기화학 셀은 계속해서 충전 또는 방전되고; U0가 U2보다 클 때, 제2 검출 유닛(222)은 제어 신호를 제2 스위치 유닛(213)에 보내어 제2 스위치 유닛(213)을 개방함으로써 루프를 개방하여 과전류 보호를 구현한다.
요약하면, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 배터리 보호 회로는: 제1 검출 유닛; 제2 검출 유닛; 및 직렬로 전기화학 셀에 연결되도록 구성된 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 및 제2 스위치 유닛을 포함하여, 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 제2 스위치 유닛, 전기화학 셀, 및 부하 또는 전원이 루프를 형성한다. 제1 검출 유닛은 제1 스위치 유닛에 대응하고, 제2 검출 유닛은 제2 스위치 유닛에 대응한다. 각 검출 유닛은 동일한 전류 검출 소자의 양단에서 검출된 전압을 기반으로 대응하는 스위치 유닛이 닫히거나 열리도록 제어하여 루프가 닫히거나 열리도록 제어한다. 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛은 동일한 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 전기화학 셀을 통과하는 전류를 검출하여 배터리 보호 회로의 전류 검출 소자의 수량을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 배터리 보호 회로의 임피던스를 감소시킨다. 이러한 방식으로 배터리 보호 보드의 손실이 줄어들어 비용이 절감된다. 특히 현재의 지능형 단말기는 손실이 커지고 충전 속도가 빨라짐에 따라 배터리 보호 보드의 손실을 줄이는 것이 특히 중요하다.
도 3 및 도 4 각각은 본 출원의 일 실시예에 따른 배터리 보호 회로의 개략적인 회로도이다. 도 2를 참조하면서, 도 3을 살펴보면, 제1 검출 유닛(221) 및 제2 검출 유닛(222) 각각의 2개의 검출 단자는 VSS 단자 및 IS 단자일 수 있고; 도 4를 살펴보면, 제1 검출 유닛(221) 및 제2 검출 유닛(222) 각각의 2개의 검출 단자는 모두 IS 단자일 수 있다. VSS 단자는 전원의 접지점 또는 음극을 나타내고, IS 단자는 전류 검출 단자를 나타낸다. 도 3 및 도 4에 도시된 검출 단자는 설명을 위한 예시일 뿐임을 이해해야 한다. 전류 검출 소자(211)의 전압을 검출할 수 있는 모든 단자가 사용될 수 있다. 여기에는 제한이 없다.
선택적으로, 전류 검출 소자(211)는 검출 저항기(Rs)일 수 있다.
예를 들어, 전류 검출 소자(211)는 션트(shunt) 또는 홀(Hall) 소자와 같이 전류를 측정할 수 있는 소자일 수 있다.
전류 검출 소자(211)는 하나 이상의 소자를 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이것은 여기에서 제한되지 않는다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 배터리 보호 회로(200)의 각 기능 모듈을 상세히 설명한다.
먼저, 전류 검출 소자(211), 제1 스위치 유닛(212) 및 제2 스위치 유닛(213)의 연결 관계에 대해 설명한다.
도 2를 참조하면. 선택적으로, 제1 스위치 유닛(212)은 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함하고, 제2 스위치 유닛은 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다. 제1 스위치 유닛(212)의 제1 단자(1)는 두 개의 출력 단자 중 하나에 전기적으로 연결된다. 제1 스위치 유닛의 제2 단자(2)는 제2 스위치 유닛의 제1 단자(1)와 전기적으로 연결된다. 제2 스위치 유닛의 제2 단자(2)는 전류 검출 소자(211)의 제1 단자(1)와 전기적으로 연결된다. 전류 검출 소자(211)의 제2 단자(2)는 전기화학 셀(230)의 일 단자에 전기적으로 연결되도록 구성된다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 제1 스위치 유닛(212)의 제1 단자(1)는 출력 단자(P-)에 전기적으로 연결되고, 전류 검출 소자(211)의 제2 단자(2)는 전기화학 셀(230)의 음극에 전기적으로 연결된다.
다른 예를 들면, 도 4를 참조하면, 제1 스위치 유닛(212)의 제1 단자(1)는 출력 단자(P-)에 전기적으로 연결되고, 전류 검출 소자(211)의 제2 단자는 전기화학 셀(230)의 양극에 전기적으로 연결되도록 구성되며, 전류 검출 소자(211)의 제1 단자는 출력 단자(P+)에 전기적으로 연결된다.
전술한 전류 검출 소자(211), 제1 스위치 유닛(212) 및 제2 스위치 유닛(213) 사이의 연결 관계는 단지 설명을 위한 예시일 뿐이며, 루프에서 세 개의 컴포넌트 사이에 직렬 연결 관계가 형성되는 모든 구현을 사용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이것은 본 출원의 실시예들에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 스위치 유닛(212)이 다르게는 전류 검출 소자(211)와 제2 스위치 유닛(213) 사이에 배치될 수 있으며, 여기서 전류 검출 소자(211)의 일단은 출력 단자(P-)와 전기적으로 연결되고, 제2 스위치 유닛(213)의 일 단자는 전기화학 셀(230)의 음극에 전기적으로 연결하도록 구성된다.
다음은 도 3을 이용하여 제1 스위치 유닛(212)과 제1 검출 유닛(221)의 관계, 제2 스위치 유닛(213)과 제2 검출 유닛(222)의 관계를 구체적으로 설명한다.
선택적으로, 제1 검출 유닛(221)의 제어 단자(3)는 방전 제어 단자(DO 단자) 및 충전 제어 단자(CO 단자)를 포함하고, 제1 스위치 유닛(212)은 제1 방전 스위치 소자(212-1) 및 제1 충전 스위치 소자(212-2)를 포함한다. 제1 방전 스위치 소자(212-1)는 제1 단자(G1 단자)를 포함한다. 제1 방전 스위치 소자(212-1)의 제1 단자(G1 단자)는 제1 검출 유닛(221)의 방전 제어 단자(DO 단자)와 전기적으로 연결된다. 제1 충전 스위치 소자(212-2)는 제1 단자(G2 단자)를 포함한다. 제1 충전 스위치 소자(212-2)의 제1 단자(G2 단자)는 제1 검출 유닛(221)의 충전 제어 단자(CO 단자)와 전기적으로 연결된다.
제2 검출 유닛(222)의 제어 단자(3)는 방전 제어 단자(DO 단자) 및 충전 제어 단자(CO 단자)를 포함하고, 제2 스위치 유닛(213)은 제2 방전 스위치 소자(213-1) 및 제2 충전 스위치 소자(213-2)를 포함한다. 제2 방전 스위치 소자(213-1)는 제1 단자(G1 단자)를 포함한다. 제2 방전 스위치 소자(213-1)의 제1 단자(G1 단자)는 제2 검출 유닛(222)의 방전 제어 단자(DO 단자)와 전기적으로 연결된다. 제2 충전 스위치 소자(213-2)는 제1 단자(G2 단자)를 포함한다. 제2 충전 스위치 소자(212-2)의 제1 단자(G2 단자)는 제2 검출 유닛(222)의 충전 제어 단자(CO 단자)와 전기적으로 연결된다.
방전 제어 단자는 충전 루프를 제어하도록 구성되고, 충전 제어 단자는 충전 루프를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 방전 스위치 소자 및 충전 스위치 소자는 금속 산화물 반도체(metal-oxide-semiconductor, MOS) 트랜지스터일 수 있다.
충전 중, 제1 검출 유닛(221)이 Rs의 양단 전압(U0)이 U1보다 크다는 것을 검출하면, 제1 검출 유닛(221)은 CO 단자를 이용하여 G2 단자에 제어 신호를 출력하여 제1 충전 스위치 소자(212-2)를 개방하고, 이로써 충전 루프가 개방된다. 마찬가지로, 제2 검출 유닛(222)이 Rs의 양단의 전압(U0)이 U2보다 큰 것을 검출하면, 제2 검출 유닛(222)은 CO 단자를 이용하여 G2 단자에 제어 신호를 출력하여 제2 충전 스위치 소자(213-2)를 개방하고, 이로써 충전 루프가 개방된다.
방전 루프에서는, 제1 검출 유닛(221)이 Rs의 양단 전압 U0가 U1보다 큰 것을 검출하면, 제1 검출 유닛(221)은 DO 단자를 이용하여 G1 단자에 제어 신호를 출력하여 제1 방전 스위치 소자(212-1)를 개방하고, 이로써 방전 루프가 개방된다. 마찬가지로, 제2 검출 유닛(222)이 Rs의 양단의 전압(U0)이 U2보다 크다는 것을 검출하면, 제2 검출 유닛(222)은 DO 단자를 이용하여 G1 단자에 제어 신호를 출력하여 방전 제어용 MOS 트랜지스터를 개방하고, 이로써 방전 루프가 개방된다.
선택적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 검출 유닛(221)은 VS(voltage sense) 단자를 더 포함한다. VS 단자는 전압 검출 단자를 나타낸다. VS 단자는 저항(R12)을 이용하여 제1 스위치 유닛(212)의 제1 단자(1)에 연결되거나, 직접 연결되어 제1 스위치 유닛(212)의 제1 단자(1)의 전압을 검출할 수 있다. 마찬가지로, 제2 검출 유닛(222)은 VS 단자를 더 포함하고, VS 단자는 제2 스위치 유닛(213)의 제1 단자(1)의 전압을 검출하기 위해, 저항(R22)을 이용하여 제2 스위치 유닛(213)의 제1 단자(1)에 연결되거나, 직접 연결될 수 있다.
전류 검출 중, 회로 신뢰도를 높이기 위해, 검출 유닛의 두 단자(예컨대, 도 3에서의 IS 단자 및 VSS 단자) 사이에, 현재 검출 소자의 양단에서의 검출된 신호의 간접 클러터(interference clutter)를 줄이기 위해, 필터 커패시터가 전류 검출 소자에 대한 검출을 수행하도록 구성된 각 검출 유닛의 2개의 검출 단자 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
선택적으로, 배터리 보호 회로(200)는 제1 필터 커패시터(241)를 더 포함한다.
여기서 제1 필터 커패시터(241)는 전류 검출 소자(211)의 양단에서 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛(221)의 2개의 검출 단자 사이에 병렬로 연결된다.
선택적으로, 배터리 보호 회로(200)는 제2 필터 커패시터(242)를 더 포함한다.
제2 필터 커패시터(242)는 전류 검출 소자(211)의 양단에서 전압을 검출하도록 구성된 제2 검출 유닛(222)의 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결된다.
여전히 도 3을 참조하면, Rs의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛(221)의 단자는 VSS 단자와 IS 단자이고, 제1 필터 커패시터(241)는 커패시터(C12)이고, 커패시터(C12)의 두 단자는 제1 검출 유닛(221)의 VSS 단자 및 IS 단자에 각각 연결된다. 커패시터(C12)의 양단에서의 전압은 VSS 단자와 IS 단자 사이의 전압 또는 Rs의 양단 전압이다. 마찬가지로, Rs의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제2 검출 유닛(222)의 검출 단자는 VSS 단자와 IS 단자이고, 제2 필터 커패시터(242)는 커패시터(C22)이고, 커패시터(C22)의 두 단자는 제2 검출 유닛(222)의 VSS 단자와 IS 단자에 각각 연결된다. 커패시터(C22)의 양단 전압은 VSS 단자와 IS 단자 사이의 전압 또는 Rs의 양단 전압이다.
여전히 도 4를 참조하면, Rs의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛(221)의 검출 단자는 IS1 단자 및 IS2 단자이고, 제1 필터 커패시터(241)는 커패시터(C12)이고, 커패시터(C12)의 두 단자는 제1 검출 유닛(221)의 IS1 단자와 IS2 단자에 각각 연결된다. 커패시터(C12)의 양단 전압은 IS1 단자와 IS2 단자 사이의 전압 또는 Rs의 양단 전압이다. 마찬가지로, Rs의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제2 검출 유닛(222)의 단자는 IS1 단자와 IS2 단자이고, 제2 필터 커패시터(242)는 커패시터(C22)이며, 커패시터(C22)의 두 단자는 제2 검출 유닛(222)의 IS1 단자 및 IS2 단자에 각각 연결된다. 커패시터(C22)의 양단 전압은 IS1 단자와 IS2 단자 사이의 전압 또는 Rs의 양단 전압이다.
제1 검출 유닛과 제2 검출 유닛이 하나의 전류 검출 소자를 공유함으로써 회로의 임피던스를 낮출 수 있지만, 제1 검출 유닛 또는 제2 검출 유닛의 2개의 검출 단자가 단락되거나 필터 커패시터가 단락되면 배터리 보호 회로의 과전류 보호가 구현되지 않을 수 있다. 도 3 및 충전 과정을 예로 들면, 제1 검출 유닛의 VSS 단자와 IS 단자 사이에 단락이 발생하면 저항 Rs를 통해 더 이상 전류가 흐르지 않고 전류 흐름 방향은 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> VSS 단자 -> IS 단자 -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 이 경우 저항(Rs)의 양단 전압은 0이 되어 제1 검출 유닛이 소손될 수 있다. 더욱이, 저항(Rs)의 양단 전압이 0이기 때문에, 제2 검출 유닛은 저항(Rs)의 양단 전압을 검출할 수 없고, 제2 보호를 구현할 수 없다. 제1 필터 커패시터(241)의 두 단자 사이에 단락이 발생하면 저항(Rs)에는 더 이상 전류가 흐르지 않으며, 전류의 흐름 방향은 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> 커패시터 C12 -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 이 경우 저항(Rs)의 양단 전압은 0이 되어 커패시터(C12)가 소손될 수 있다. 더욱이, 저항(Rs)의 양단 전압이 0이기 때문에, 제2 검출 유닛은 저항(Rs)의 양단 전압을 검출할 수 없고, 배터리에 대한 제2 보호를 구현할 수 없다.
따라서, 하나의 검출 유닛의 오류가 다른 검출 유닛의 과전류 보호 기능에 영향을 주어 소자의 소손을 유발하는 현상을 방지하기 위해, 본 출원의 실시예에서는 배터리 보호 회로에 오류 분리 유닛이 더 배치되고, 이로써, 예를 들어, 제1 검출 유닛 또는 제2 검출 유닛의 2개의 검출 단자가 단락되거나 필터 커패시터의 2개의 단자가 단락될 때 전류가 전류 검출 소자를 통해 여전히 흐를 수 있도록 하여, 배터리에 대한 이중 보호를 구현한다.
다음은 오류 분리 유닛에 대해 자세히 설명한다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 선택적으로 배터리 보호 회로(200)는 제1 오류 분리 유닛(250)을 더 포함한다.
제1 오류 분리 유닛(250)은 제1 검출 유닛(221) 및 전류 검출 소자(221)에 개별적으로 전기적으로 연결되고, 이로써, 제1 오류 분리 유닛(250)의 제1 단자(1)에 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우에도, 전류 검출 소자(221)의 양단이 단락되지 않을 수 있다. 제1 오류 분리 유닛(250)의 제1 단자(1)는 제1 검출 유닛(221)의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
도 5a 및 도 5b는 제1 오류 분리 유닛(250)이 제1 검출 유닛(221)의 하나의 검출 단자와 전류 검출 소자(211)의 일단에 전기적으로 연결된 경우를 나타낸다. 차이점은 다음과 같다: 도 5a에 도시된 제1 오류 분리 유닛(250)은 제1 검출 유닛(221)의 검출 단자 1과 전류 검출 소자(211)의 단자 1에 개별로 전기적으로 연결되고, 제1 오류 분리 유닛(250)의 제1 단자(1)에 전기적으로 연결된, 제1 검출 유닛(221)의 검출 단자는 검출 단자 1이고; 도 5b에서 도시된 제1 오류 분리 유닛(250)은 제1 검출 유닛(221)의 검출 단자 2와 전류 검출 소자(211)의 단자 2에 전기적으로 접속되고, 제1 오류 분리 유닛(250)의 제1 단자(1)에 전기적으로 연결된, 제1 검출 유닛(221)의 검출 단자는 검출 단자 2이다. 도 5c는 제1 오류 분리 유닛(250)이 제1 검출 유닛(221)의 2개의 검출 단자와 전류 검출 소자(211)의 2개의 단자에 각각 전기적으로 연결된 경우를 도시한 것으로, 제1 오류 분리 유닛(250)은 2개의 오류 분리 소자를 포함하고, 제1 오류 분리 유닛(250)의 제1 단자(1)는 어느 하나의 오류 분리 소자의 제1 단자(1)일 수 있다.
예를 들어, 제1 오류 분리 유닛(250)의 제1 단자와 전기적으로 연결되는 회로는 다양한 가능한 회로일 수 있다. 예를 들어, 이 회로는 전류 검출 소자(211)의 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛(221)에서 2개의 검출 단자(예를 들어, 도 3에 도시된 VSS 단자 및 IS 단자) 사이의 회로일 수 있다. 다른 예에서, 이 회로는 대안적으로 제1 필터 커패시터일 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
예를 들어, 제1 오류 분리 유닛(250)은 하나 이상의 소자를 포함하는 단위 모듈일 수 있다.
제1 오류 분리 유닛(250)에 대해, 본 출원의 실시예는 전류 검출 소자(211)의 양단이 단락되지 않도록 2가지 가능한 방식(즉, 방식 1 및 방식 2)을 제공한다. 방식 1에서, 제1 오류 분리 유닛(250)은 도 5a 및 5b에 대응하는 하나의 오류 분리 소자를 포함한다. 방식 2에서, 제1 오류 분리 유닛(250)은 도 5c에 대응하는 2개의 오류 분리 소자를 포함한다. 두 가지 방식은 단지 설명을 위한 예시일 뿐이며, 본 출원의 실시예에 대한 어떠한 제한도 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
방식 1:
이 방식에서는, 제1 오류 분리 유닛(250)은 제1 검출 유닛(221)의 하나의 검출 단자와 전류 검출 소자(211)의 일단에 개별로 전기적으로 연결되어, 제1 검출 유닛(221)의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생하거나 제1 필터 커패시터가 단락된 경우, 제2 검출 유닛(222)은 정상적으로 동작할 수 있다.
각각의 도 6 및 도 7은 배터리 보호 회로의 개략적인 회로도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 가능한 구현에서, 제1 오류 분리 유닛(250)은 제1 오류 분리 소자(251)를 포함한다. 제1 오류 분리 소자(251)는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다. 제1 오류 분리 소자(251)의 제1 단자(1)는 제1 오류 분리 유닛(250)의 제1 단자이다. 또한, 제1 검출 유닛(221)의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자(예를 들어, 도 6의 IS 단자 또는 도 7의 IS1 단자) 및 제2 검출 단자(예를 들어, 도 6의 VSS 단자 또는 도 7의 IS2 단자)를 포함하고, 전류 검출 소자(211)의 2개의 단자는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다.
제1 오류 분리 소자(251)의 제1 단자(1)는 제1 검출 유닛(221)의 제1 검출 단자(1)에 전기적으로 연결된다. 제1 오류 분리 소자(251)의 제2 단자(2)는 전류 검출 소자(211)의 제1 단자(1)에 전기적으로 연결된다. 전류 검출 소자(211)의 제2 단자(2)는 제1 검출 유닛(221)의 제2 검출 단자와 전기적으로 연결된다.
예를 들어, 제1 오류 분리 소자(251)는 저항기(R13)일 수 있다.
제1 오류 분리 소자(251)는 하나 이상의 소자를 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 이것은 여기에서 제한되지 않는다.
이하에서는 도 6에 도시된 배터리 보호 회로 및 충전 과정을 예로 하여 제1 오류 분리 소자(251)를 포함하는 배터리 보호 회로의 동작 원리 프로세스를 구체적으로 설명한다. 방전 중 배터리 보호 회로의 작동 원리는 충전 중 배터리 보호 회로와 유사한다. 간결함을 위해, 세부 사항은 다시 설명하지 않는다.
제1 검출 유닛(221)의 IS 단자와 VSS 단자 사이에 단락이 발생한 것으로 가정한다. 도 8을 참조하면, 충전 루프에서 전류 방향의 두 개의 가지(branches)가 있다. 제1 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> R13 -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 여기서 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류는 VSS 단자와 IS 단자를 통해 R13에 부분적으로 흐른다. 제2 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> Rs -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 즉, 이 경우 R13과 Rs 사이에 병렬 연결 관계가 형성된다. 이와 같이 VSS 단자와 IS 단자 사이에 단락이 발생하더라도 제1 가지의 저항기(R13)를 통해 전류가 흐르므로 전기화학 셀(230)에서 흐르는 전류는 Rs를 통과할 수 있다. 따라서, Rs에 흐르는 전류는 0이 아니고, Rs의 양단에 전압이 확실히 존재하므로, 제2 검출 유닛(222)은 Rs의 양단의 전압(이것도 Rs와 병렬로 연결된 R13의 양단의 전압)을 검출할 수 있다. R13과 Rs를 포함하는 병렬 회로의 총 전류는 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류이고, Rs의 양단에서 전압으로서 제2 검출 유닛(222)에 의해 검출되는 전압 및 R13과 Rx 간 병렬 연결을 통해 형성된 등가 임피던스가 알려져 있기 때문에, 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류를 얻을 수 있다. 따라서 충전 루프는 Rs의 양단에서 전압을 검출함으로써 닫히거나 열리도록 제어될 수 있다. 이는 제2 검출 유닛(222) 및 제2 스위치 유닛(213)의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제1 검출 유닛(221)의 소손을 일으키지 않는다.
다르게는, 커패시터(C12)의 두 단자 사이에 단락이 발생한다고 가정한다. 여전히 도 8을 참조하면, 충전 루프에는 전류 방향의 두 개의 가지가 있다. 제1 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> R13 -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 여기서 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류의 일부가 C12를 통해 R13으로 흐른다. 제2 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> Rs -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 마찬가지로 이 경우 R13과 Rs 사이에 병렬 연결 관계가 형성된다. 이와 같이 커패시터(C12)의 두 단자 사이에 단락이 발생하더라도 제1 가지의 저항기(R13)에는 전류가 흐르므로 전기화학 셀(230)에서 흐르는 전류는 Rs를 통해 흐를 수 있다. 따라서, Rs에 흐르는 전류는 0이 아니고, Rs의 양단에 전압이 확실히 존재하므로, 제2 검출 유닛(222)의 VSS 단자와 IS 단자는 Rs의 양단 전압(즉, 또한 Rs에 병렬로 연결된 R13의 양단에서의 전압)을 검출할 수 있다. R13과 Rs를 포함하는 병렬 회로의 총 전류는 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류이고, Rs의 양단에서 제2 검출 유닛(222)에 의해 검출되는 전압 및 R13과 Rs 사이에 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스가 알려져 있으므로, 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류를 얻을 수 있다. 따라서 충전 루프는 Rs의 양단에서 전압을 검출함으로써 닫히거나 열리도록 제어될 수 있다. 이는 제2 검출 유닛(222) 및 제2 스위치 유닛(213)의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제1 필터 커패시터(241)의 소손을 야기하지 않는다.
방식 2:
이 방식에서는, 제1 오류 분리 유닛(250)은 2개의 오류 분리 소자를 포함하고, 각 오류 분리 소자는 제1 검출 유닛(221)의 하나의 검출 단자와 전류 검출 소자(211)의 하나의 단자에 전기적으로 연결되어, 제2 검출 유닛(222)이, 예를 들어, 제1 필터 커패시터가 단락되거나 제1 검출 유닛(221)의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생한 경우에도 정상적으로 작동할 수 있다.
각각의 도 9 및 도 10은 배터리 보호 회로의 개략적인 회로도이다. 도 10에서 2개의 검출 유닛의 위치가 서로 바뀐다는 점에 유의해야 한다. 도 10은 2개의 검출 유닛과 다른 소자 사이의 또 다른 가능한 연결 관계를 도시한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 가능한 구현에서, 제1 오류 분리 유닛(250)은 제1 오류 분리 소자(251) 및 제2 오류 분리 소자(252)를 포함한다. 제1 오류 분리 소자(251)는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다. 제2 오류 분리 소자(252)는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다. 제1 오류 분리 소자(251)의 제1 단자(1) 또는 제2 오류 분리 소자(252)의 제1 단자(1)는 제1 오류 분리 유닛(250)의 제1 단자(1)이다. 또한, 제1 검출 유닛(221)의 두 개의 검출 단자는 제1 검출 단자(예를 들어, 도 9 또는 도 10의 IS1 단자) 및 제2 검출 단자(예를 들어, 도 9 또는 도 10의 IS2 단자)를 포함한다. 전류 검출 소자(211)의 두 단자는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다.
제1 오류 분리 소자(251)의 제1 단자(1)는 제1 검출 유닛(221)의 제1 검출 단자(1)와 전기적으로 연결된다. 제1 오류 분리 소자(251)의 제2 단자(2)는 전류 검출 소자(211)의 제1 단자(1)에 전기적으로 연결된다. 제2 오류 분리 소자(252)의 제1 단자(1)는 제1 검출 유닛(221)의 제2 검출 단자(2)와 전기적으로 연결된다. 제2 오류 분리 소자(251)의 제2 단자(2)는 전류 검출 소자의 제2 단자(2)와 전기적으로 연결된다. 제1 검출 유닛(221)의 제1 검출 단자(1) 및 제2 검출 단자(2)는 모두 전류 검출 단자이다.
예를 들어, 제1 오류 분리 소자(251)는 저항기(R13)일 수 있고, 제2 오류 분리 소자는 저항기(R14)일 수 있다.
제1 오류 분리 소자(251) 및 제2 오류 분리 소자(251) 각각은 하나 이상의 소자를 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 이것은 여기에서 제한되지 않는다.
작동 원리는 방식 1과 동일하다. 이 방식에서, 예를 들어, 제1 검출 유닛(221)의 단자(IS1, IS2) 사이에 단락이 발생하거나, 제1 필터 커패시터(C12)의 두 단자 사이에 단락이 발생한 경우, 도 11을 참조하면, 충전 루프에는 전류 방향의 두 개의 가지가 있다. 제1 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> R14 -> R13 -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 제2 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> Rs -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 이 경우 Rs와 R14, R13 사이에 병렬 연결 관계가 형성된다. 전기화학 셀(230)에서 흐르는 전류는 Rs를 통과하고, 이로써 제2 검출 유닛(222)이 Rs의 양단 전압을 검출할 수 있다. R14, R13, Rs를 포함하는 병렬 회로의 총 전류는 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류이고, Rs의 양단에서 제2 검출 유닛(222)에 의해 검출되는 전압과 Rs, R14 및 R13 사이의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스를 알기 때문에 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류를 얻을 수 있다. 따라서 충전 루프는 Rs의 두 끝에서 전압을 검출함으로써 닫히거나 열리도록 제어될 수 있다. 이는 제2 검출 유닛(222) 및 제2 스위치 유닛(213)의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제1 검출 유닛(221) 또는 제1 필터 커패시터(241)의 소손을 야기하지 않는다.
따라서, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 배터리 보호 회로에서, 제1 검출 유닛 및 전류 검출 소자와 전기적으로 연결된 제1 오류 분리 유닛이 배치된다. 일부 경우에, 예를 들어 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생하거나, 전류 검출 소자의 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제1 필터 커패시터의 두 단자 사이에 단락 회로가 발생하는 경우, 제1 오류 분리 유닛이 배치되기 때문에, 전류가 여전히 전류 검출 소자를 통해 흐를 수 있고, 전류 검출 소자의 양단에 전압을 형성한다. 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 루프를 닫거나 열도록 제어할 수 있다. 이것은 제2 검출 유닛 및 제2 스위치 유닛의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제1 검출 유닛 또는 제1 필터 커패시터의 소손을 야기하지 않는다.
과전류 보호의 신뢰성을 최대한 확보하기 위해 제1 오류 분리 유닛(250)과 전류 검출 소자(211)의 저항값은, 전류의 저항값과 제1 오류 분리 회로(250) 및 전류 검출 소자(211) 사이의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스 간의 차의 절대값을 가능한 한 미리 설정된 값보다 작거나 같게 하도록 적절하게 설계될 수 있다. 선택적으로, 미리 설정된 값은 전류 검출 소자의 저항값의 50%일 수 있다. 이론적으로 미리 설정된 값이 작을수록 오류 전 과전류 보호 효과를 오류 후 과전류 보호 효과에 더 가깝게 할 수 있고, 이것은 과전류 보호 신뢰성을 더 높게 한다.
선택적으로, 전류 검출 소자(211)의 저항값은 밀리옴(milliohm) 레벨의 저항기이고, 제1 오류 분리 유닛(250)의 저항값은 옴(ohm) 레벨의 저항기이다.
예를 들어, 전류 검출 소자(211)의 공통값은 5mΩ, 3mΩ, 2mΩ, 1.5mΩ이다.
도 6의 제1 오류 분리 소자(251) 및 전류 검출 소자(211)를 참조하면, 제1 오류 분리 유닛(250)이 제1 오류 분리 소자(251)를 포함하는 경우를 예로 들어, 제1 오류 분리 유닛(250)과 전류 검출 소자(211)의 저항값들 간의 관계를 설명한다. RS=5mΩ, R13=3.3Ω이라고 가정하고, 제2 검출 유닛(222)의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값을
Figure pct00005
이라고 가정한다. C12가 정상인 경우, 전기화학 셀(230)에 흐르는 전류의 임계값은
Figure pct00006
mΩ일 수 있다. C12가 단락되면 Rs와 R13이 병렬로 연결되고 병렬 연결 후 얻은 저항값은 4.99mΩ이다. 따라서, C12가 단락되더라도 전기화학 셀(230)을 흐르는 전류의 임계값은
Figure pct00007
mΩ일 수 있다. C12가 단락되었을 때와 C12가 정상일 때 얻어지는 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류의 임계값의 차이는 매우 작다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 오류 전과 후의 과전류 보호를 위한 전류 임계값의 차이를 최대한 작게 할 수 있어 과전류 보호 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
마찬가지로, 제1 오류 분리 유닛(250)이 복수의 소자를 포함하는 경우, 복수의 소자에 직렬로 연결된 소자의 저항값과 전류 검출 소자와 병렬로 연결된 회로의 등가 임피던스 사이의 관계는 위에서 설명한 것과 같으며 자세한 내용은 다시 설명하지 않는다.
따라서, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 배터리 보호 회로에서는, 전류 검출 소자의 저항값과 제1 오류 분리 회로와 전류 검출 소자 사이의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스 간의 차의 절대값이 미리 설정된 값보다 작거나 같기 때문에, 어떤 오류가 발생하기 전후, 예를 들어 전류 검출 소자의 양단에서 전압을 검출하도록 구성된 제1 검출 유닛에서의 두 검출 단자 간에 단락 회로가 발생하기 전후, 또는 제1 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제1 필터 커패시터의 양 단자 사이에 단락이 발생하기 전후에, 전기화학 셀을 통과하는 전류의 임계값 사이의 차는 비교적 작을 수 있다. 이것은 과전류 보호 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 제1 검출 유닛과 전류 검출 소자 사이에 제1 오류 분리 유닛이 배치된 실시예를 설명하였다. 마찬가지로, 배터리에 대한 이중 보호를 구현하기 위해 제2 오류 분리 유닛이 제2 검출 유닛과 전류 검출 소자 사이에 배치될 수도 있다.
여전히 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 선택적으로 배터리 보호 회로(200)는 제2 오류 분리 유닛(1260)을 더 포함한다.
제2 오류 분리 유닛(260)은 제2 검출 유닛(222)과 전류 검출 소자(221)에 개별로 전기적으로 연결되고, 이로써 제2 오류 분리 유닛(260)의 제1 단자(1)에 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우에도, 전류 검출 소자(221)의 양단이 단락되지 않을 수 있고, 여기서 제2 오류 분리 유닛(260)의 제1 단자(1)는 제2 검출 유닛(222)의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결된다.
도 5a 및 도 5a는 제2 오류 분리 유닛(260)이 제2 검출 유닛(222)의 하나의 검출 단자와 전류 검출 소자(211)의 일단에 전기적으로 연결된 경우를 보여준다. 차이점은 다음과 같다: 도 5a에 도시된 제2 오류 분리 유닛(260)은 제2 검출 유닛(222)의 검출 단자 1과 전류 검출 소자(211)의 단자 1에 개별로 전기적으로 연결되고, 제2 오류 분리 유닛(260)의 제1 단자 1에 전기적으로 연결된, 제2 검출 유닛(221)의 검출 단자가 검출 단자 1이며; 도 5b에 도시된 제2 오류 분리 유닛(260)은 제2 검출 유닛(222)의 검출 단자 2와 전류 검출 소자(211)의 단자 2에 전기적으로 연결되고, 제2 오류 분리 유닛(260)의 제1 단자(1)에 전기적으로 접속된, 제2 검출 유닛(222)의 검출 단자는 검출 단자 2이다. 도 5c는 제2 오류 분리 유닛(260)이 제2 검출 유닛(222)의 2개의 검출 단자와 전류 검출 소자(211)의 2개의 단자에 전기적으로 연결된 경우를 나타내며, 여기서 제2 오류 분리 유닛(260)은 2개의 오류 분리 소자를 포함하고, 제2 오류 분리 유닛(260)의 제1 단자(1)는 어느 하나의 오류 분리 소자의 제1 단자(1)일 수 있다.
예를 들어, 제2 오류 분리 유닛(260)의 제1 단자와 전기적으로 연결되는 회로는 다양한 가능한 회로일 수 있다. 예를 들어, 회로는 전류 검출 소자(211)의 전압을 검출하도록 구성된 제2 검출 유닛(222)에서 2개의 검출 단자(예를 들어, 도 3에 도시된 IS1 단자 및 IS2 단자) 사이의 회로일 수 있다. 다른 예에서, 회로는 대안적으로 제2 필터 커패시터일 수 있다. 이것은 본 출원의 실시예들에 제한되지 않는다.
예를 들어, 제2 오류 분리 유닛(260)은 하나 이상의 컴포넌트를 포함하는 단위 모듈일 수 있다.
배치는 제1 오류 분리 유닛(250)과 유사하다. 예를 들어, 제2 오류 분리 유닛(260)의 경우, 본 출원의 실시예는 또한 전류 검출 소자(211)의 양단이 단락되지 않도록 2가지 가능한 구현(즉, 방식 3 및 방식 4)을 제공한다. 방식 3에서, 제2 오류 분리 유닛(260)은 도 5a 및 도 5b에 대응하는 하나의 오류 분리 소자를 포함한다. 방식 4에서, 제2 오류 분리 유닛(260)은 도 5c에 대응하는 2개의 오류 분리 소자를 포함한다. 두 가지 방식은 단지 설명을 위한 예시일 뿐이며, 본 출원의 실시예에 대한 어떠한 제한도 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
Manner 3: 방식 3:
이 방식에서, 제2 오류 분리 유닛(260)은 제2 검출 유닛(222)의 하나의 검출 단자와 전류 검출 소자(211)의 일 단자에 개별로 전기적으로 연결되고, 이로써 제1 검출 유닛(221)은, 예를 들어, 제2 검출 유닛(222)의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생하거나 제2 필터 커패시터(242)가 단락된 경우에도 정상 동작할 수 있다.
여전히 도 6 및 도 7을 참조하면, 가능한 구현에서, 제2 오류 분리 유닛(260)은 제3 오류 분리 소자(261)를 포함한다. 제3 오류 분리 소자(261)는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다. 제3 오류 분리 소자(261)의 제1 단자(1)는 제2 오류 분리 유닛(260)의 제1 단자(1)이다. 또한, 제2 검출 유닛(222)의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자(예를 들어, 도 6의 IS 단자 또는 도 7의 IS1 단자) 및 제2 검출 단자(예를 들어, 도 6의 VSS 단자 또는 도 7의 IS2 단자)를 포함한다. 전류 검출 소자(221)의 2개의 단자는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다. 제3 오류 분리 소자(261)의 제1 단자(1)는 제2 검출 유닛(222)의 제1 단자(1)와 전기적으로 연결된다. 제3 오류 분리 소자(261)의 제2 단자(2)는 전류 검출 소자(211)의 제1 단자(1)에 전기적으로 연결된다. 전류 검출 소자(211)의 제2 단자(2)는 제2 검출 유닛(222)의 제2 단자에 전기적으로 연결된다.
예를 들어, 제3 오류 분리 소자(261)는 저항기(R23)일 수 있다.
제3 오류 분리 소자(261)는 하나 이상의 소자를 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 이것은 여기에서 제한되지 않는다.
이하에서는, 도 6에 도시된 배터리 보호 회로 및 충전 프로세스를 예로 하여, 제3 오류 분리 소자(261)를 포함하는 배터리 보호 회로의 동작 원리 프로세스를 구체적으로 설명한다. 방전 중 배터리 보호 회로의 작동 원리는 충전 중 배터리 보호 회로와 유사하다. 간결함을 위해 세부 사항은 다시 설명하지 않는다.
제2 검출 유닛(222)의 IS 단자와 VSS 단자 사이에 단락이 발생한 것으로 가정한다. 도 12를 참조하면, 충전 루프에는 전류 방향의 두 개의 가지가 있다. 제1 가지는 다음과 같다. 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> R23 -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 여기서 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류는 VSS 단자 및 IS 단자를 통해 부분적으로 R23으로 흐른다. 제2 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> Rs -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 즉, 이 경우 R23과 Rs 사이에 병렬 연결 관계가 형성된다. 이와 같이 VSS 단자와 IS 단자 사이에 단락이 발생하더라도 제1 가지의 저항기(R23)를 통해 전류가 흐르므로 전기화학 셀(230)에서 흐르는 전류는 Rs를 통과할 수 있다. 따라서, Rs에 흐르는 전류는 0이 아니고, Rs의 양단에 전압이 확실히 존재하므로, 제1 검출 유닛(221)은 Rs의 양단의 전압(이것은 Rs에 병렬로 연결된 Rs의 양단의 전압이기도 하다)을 검출할 수 있다. R23과 Rs를 포함하는 병렬 회로의 총 전류는 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류이고, Rs의 양단에서 제1 검출 유닛(221)에 의해 검출되는 전압과 R23과 Rs 사이에 병렬 연결을 통해 형성되는 회로의 등가 임피던스를 알기 때문에, 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류를 얻을 수 있다. 따라서 충전 루프는 Rs의 양단에서의 전압을 검출하여 닫히거나 열리도록 제어될 수 있다. 이는 제1 검출 유닛(221) 및 제1 스위치 유닛(212)의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제2 검출 유닛(222)의 소손을 야기하지 않는다.
다르게는, 커패시터(C22)의 두 단자 사이에 단락이 발생한다고 가정한다. 여전히 도 12를 참조하면, 충전 루프에는 전류 방향의 두 개의 가지가 있다. 제1 가지는 다음과 같다. 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> R23 -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 여기서 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류는 C22를 통해 부분적으로 R23에 흐른다. 제2 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> Rs -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 마찬가지로 이 경우 R23과 Rs 사이에 병렬 연결 관계가 형성된다. 이와 같이, 커패시터(C22)의 두 단자 사이에 단락이 발생하더라도 제1 가지의 저항(R23)에 전류가 흐르므로 전기화학 셀(230)에서 흘러나온 전류는 Rs를 통과할 수 있다. 따라서, Rs에 흐르는 전류는 0이 아니고, Rs의 양단에 전압이 확실히 존재하므로, 제1 검출 유닛(221)은 Rs의 양단의 전압(이것은 R23에 병렬로 연결된 Rs의 양단의 전압이기도 함)을 검출할 수 있다. R23과 Rs를 포함하는 병렬 회로의 총 전류는 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류이고, Rs의 양단에서 제1 검출 유닛(221)에 의해 검출되는 전압과 R23과 Rs 사이에 병렬 연결을 통해 형성되는 회로의 등가 임피던스를 알기 때문에, 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류를 얻을 수 있다. 따라서 충전 루프는 Rs의 양단에서 전압을 검출하는 것에 의해 닫히거나 열리도록 제어될 수 있다. 이는 제1 검출 유닛(221) 및 제1 스위치 유닛(212)의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제2 필터 커패시터(242)의 소손을 야기하지 않는다.
Manner 4: 방식 4:
이 방식에서는, 제2 오류 분리 유닛(260)은 2개의 오류 분리 소자를 포함하고, 각 오류 분리 소자는 제2 검출 유닛(222)의 하나의 검출 단자와 전류 검출 소자(211)의 하나의 단자에 전기적으로 연결되어, 제1 검출 유닛(221)은, 예를 들어, 제2 필터 커패시터(242)가 단락되거나, 제2 검출 유닛(222)에 의해 사용하는 두 검출 단자 사이에 단락이 발생한 경우에도 정상적으로 작동할 수 있다.
여전히 도 9 및 도 10을 참조하면, 가능한 구현에서, 제2 오류 분리 유닛(260)은 제3 오류 분리 소자(261) 및 제4 오류 분리 소자(262)를 포함한다. 제3 오류 분리 소자(261)는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다. 제4 오류 분리 소자(262)는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다. 제3 오류 분리 소자(261)의 제1 단자(1) 또는 제4 오류 분리 소자(262)의 제1 단자(1)는 제2 오류 분리 유닛(260)의 제1 단자(1)이다. 또한, 제2 검출 유닛(222)의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자(예를 들어, 도 9 또는 도 10의 IS1 단자) 및 제2 검출 단자(예를 들어, 도 9 또는 도 10의 IS2 단자)를 포함한다. 전류 검출 소자(211)의 두 단자는 제1 단자(1) 및 제2 단자(2)를 포함한다.
제3 오류 분리 소자(261)의 제1 단자(1)는 제2 검출 유닛(222)의 제1 검출 단자(1)에 전기적으로 연결된다. 제3 오류 분리 소자(261)의 제2 단자(2)는 전류 검출 소자(211)의 제1 단자(1)에 전기적으로 연결된다. 제4 오류 분리 소자(262)의 제1 단자(1)는 제2 검출 유닛(222)의 제2 검출 단자(2)에 전기적으로 연결된다. 제4 오류 분리 소자(251)의 제2 단자(2)는 전류 검출 소자(211)의 제2 단자(2)에 연결된다. 제2 검출 유닛(222)의 제1 검출 단자(1) 및 제2 검출 단자(2)는 모두 전류 검출 단자이다.
예를 들어, 제3 오류 분리 소자(261)는 저항기(R23)일 수 있고, 제4 오류 분리 소자는 저항기(R24)일 수 있다.
제3 오류 분리 소자 및 제4 오류 분리 소자 각각은 하나 이상의 소자를 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 이것은 여기에서 제한되지 않는다.
작동 원리는 방식 3과 동일하다. 이 방식에서는, 예를 들어, 제2 검출 유닛(222)의 단자(IS1, IS2) 사이에 단락이 발생하거나, 제2 필터 커패시터(C22)의 두 단자 사이에 단락이 발생한 경우, 도 13을 참조하면, 충전 루프에는 전류 방향의 두 개의 가지가 있다. 제1 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> R24 -> R23 -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 제2 가지는 다음과 같다: 단자(P+) -> 전기화학 셀(230) -> Rs -> 제2 스위치 유닛(213) -> 제1 스위치 유닛(212) -> 단자(P-). 이 경우 Rs와 R24, R23 사이에 병렬 연결 관계가 형성된다. 전기화학 셀(230)에서 흘러나온 전류는 Rs를 통과하므로, 제1 검출 유닛(221)가 Rs의 양단 전압을 검출할 수 있다. R24, R23, Rs를 포함하는 병렬 회로의 총 전류는 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류이고, Rs의 양단에서 제1 검출 유닛(221)에 의해 검출되는 전압과 Rs, R24 및 R23 사이의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스를 알기 때문에, 전기화학 셀(230)을 통과하는 전류를 얻을 수 있다. 따라서 충전 루프는 Rs의 두 끝에서 전압을 검출하는 것에 의해 닫히거나 열리도록 제어될 수 있다. 이는 제1 검출 유닛(221) 및 제1 스위치 유닛(212)의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제2 검출 유닛(222) 또는 제2 필터 커패시터(242)의 소손을 야기하지 않는다.
따라서, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 배터리 보호 회로에서, 제2 검출 유닛 및 전류 검출 소자와 전기적으로 연결된 제2 오류 분리 유닛이 배치된다. 일부 경우에, 예를 들어 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하도록 구성된 제2 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 단락이 발생하거나, 2개의 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제2 필터 커패시터의 두 단자 사이에 단락이 방생하는 경우, 제2 오류 분리 유닛이 배치되기 때문에, 전류가 제2 오류 분리 유닛과 전류 검출 소자를 각각 통과할 수 있고, 제2 오류 분리 유닛과 전류 검출 소자 사이에 병렬 연결 관계가 형성되며, 이로써 전류 검출 소자의 양단에 전압이 존재한다. 전류 검출 소자의 양단 전압을 검출하여 루프를 닫거나 열도록 제어할 수 있다. 이것은 제1 검출 유닛 및 제1 스위치 유닛의 과전류 보호에 영향을 미치지 않으며, 제2 검출 유닛 또는 제2 필터 커패시터의 소손을 야기하지 않는다.
디자인은 제1 오류 분리 유닛과 유사하다. 과전류 보호의 신뢰성을 최대한 확보하기 위해, 제2 오류 분리 유닛(260)과 전류 검출 소자(221)의 저항값도 전류 검출 소자(221)의 저항값과 제2 오류 분리 유닛(260)과 전류 검출 소자(221)의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스 간의 차의 절대값이 가능한 한 미리 설정된 값 이하로 되도록 적절히 설계될 수 있다. 선택적으로, 미리 설정된 값은 전류 검출 소자의 저항값의 50%일 수 있다. 이론적으로 미리 설정된 값이 작을수록 사고 전 과전류 보호 효과가 사고 후 과전류 보호 효과에 더 가깝고 과전류 보호 신뢰성이 더 높기 때문에 사전 설정 값은 가능한 작아야 한다.
선택적으로, 전류 검출 소자(211)의 저항값은 밀리옴(milliohm) 레벨의 저항이고, 제2 오류 분리 유닛(260)의 저항값은 옴(ohm) 레벨의 저항기이다.
구체적인 원리 설명은 제1 오류 분리 유닛 및 전류 검출 소자의 저항값 설계에 대한 전술한 관련 설명을 참조할 수 있다. 간결함을 위해 세부 사항은 다시 설명하지 않는다.
본 출원의 실시예는 배터리 보호 보드를 추가로 제공한다. 배터리 보호 보드는 전술한 실시예의 임의의 가능한 구현에서 배터리 보호 회로를 포함한다. 예를 들어, 배터리 보호 보드는 도 1에 도시된 배터리 보호 보드(113-1)일 수 있다.
본 출원의 실시예는 배터리를 추가로 제공한다. 배터리는 전기화학 셀과 배터리 보호 보드를 포함한다. 배터리 보호 보드는 전술한 실시예의 임의의 가능한 구현에서 배터리 보호 회로를 포함한다. 예를 들어, 배터리는 도 1에 도시된 배터리(113)일 수 있다.
설명의 용이함과 간결함을 위해, 전술한 시스템, 장치 및 유닛의 상세한 동작 프로세스에 대해, 전술한 방법 실시예의 대응하는 프로세스를 참조할 수 있음을 명백히 이해할 수 있을 것이므로, 여기에서 다시 설명하지 않는다.
본 출원에 제공된 여러 실시예에서, 개시된 시스템, 장치 및 방법은 다른 방식으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 설명된 장치 실시예는 단지 예일 뿐이다. 예를 들어, 유닛 분할은 논리적 기능 분할일 뿐이며 실제 구현에서는 다른 분할일 수 있다. 예를 들어, 복수의 유닛 또는 컴포넌트가 결합되거나 다른 시스템에 통합되거나 일부 기능이 무시되거나 수행되지 않을 수 있다. 또한, 표시되거나 논의된 상호 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결은 어떤 인터페이스를 사용하여 구현될 수 있다. 장치 또는 유닛 간의 간접 결합 또는 통신 연결은 전자, 기계 또는 기타 형태로 구현될 수 있다.
별도의 부분으로 설명된 유닛은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수 있으며, 유닛으로 표시된 부분은 물리적인 유닛일 수도 있고 아닐 수도 있으며, 한 위치에 위치하거나 복수의 네트워크 유닛에 분산될 수 있다. 유닛의 일부 또는 전부는 실시예에서 솔루션의 목적을 달성하기 위한 실제 요구사항에 기초하여 선택될 수 있다.
또한, 본 출원의 실시예에서 기능 유닛은 하나의 처리 유닛으로 통합될 수 있거나, 각각의 유닛이 물리적으로 단독으로 존재할 수 있거나, 또는 둘 이상의 유닛이 하나의 유닛으로 통합될 수 있다.
상기 기능들이 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되어 독립된 제품으로 판매 또는 사용되는 경우, 그 기능들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 이러한 이해를 바탕으로, 본 출원의 본질적인 기술적 솔루션, 또는 선행 기술에 기여하는 부분, 또는 기술적 솔루션의 일부는 소프트웨어 제품의 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 소프트웨어 제품은 저장 매체에 저장되며 컴퓨터 장치(개인용 컴퓨터, 서버, 네트워크 장치 등이 될 수 있음)에 본 출원의 실시예에서 설명된 방법의 전체 또는 일부 단계를 수행하도록 지시하는 여러 명령을 포함한다. 전술한 저장 매체에는 USB 플래시 드라이브, 이동식 하드 디스크, 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 또는 광디스크와 같이 프로그램 코드를 저장할 수 있는 모든 매체가 포함된다.
전술한 설명은 단지 본 출원의 특정 구현일 뿐이며 본 출원의 보호 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 출원에 개시된 기술적 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 용이하게 파악된 변형 또는 대체는 본 출원의 보호 범위에 속할 것이다. 따라서 본 출원의 보호 범위는 청구범위의 보호 범위에 따른다.

Claims (18)

  1. 배터리 보호 회로로서,
    전원 또는 부하에 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자;
    상기 제1 출력 단자와 상기 제2 출력 단자 사이에서 직렬로 전기화학 셀에 연결되도록 구성된 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 및 제2 스위치 유닛 - 상기 전류 검출 소자, 상기 제1 스위치 유닛, 상기 제2 스위치 유닛, 상기 전기화학 셀, 및 상기 부하 또는 전원은 루프를 형성하여 상기 전기화학 셀을 충전 또는 방전하며, 상기 전류 검출 소자는 2개의 단자를 포함함 -;
    전원 단자, 제어 단자, 및 2개의 검출 단자를 포함하는 제1 검출 유닛 - 상기 제1 검출 유닛의 전원 단자는 상기 제1 출력 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 전기적으로 상기 전류 검출 소자의 2개의 단자에 각각 연결되고, 상기 제1 검출 유닛의 제어 단자는 상기 제1 스위치 유닛의 단자에 전기적으로 연결됨 -; 및
    전원 단자, 제어 단자, 및 2개의 검출 단자를 포함하는 제2 검출 유닛 - 상기 제2 검출 유닛의 전원 단자는 상기 제1 출력 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 전기적으로 상기 전류 검출 소자의 2개의 단자에 각각 연결되고, 상기 제2 검출 유닛의 제어 단자는 상기 제2 스위치 유닛의 단자에 전기적으로 연결됨 -
    을 포함하는 배터리 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 보호 회로는, 상기 제1 검출 유닛 및 상기 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결된 제1 오류 분리 유닛을 더 포함하고, 이로써 상기 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자에 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우에도 상기 전류 검출 소자의 양단이 단락되지 않도록 되고, 상기 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자는 상기 제1 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결되는,
    배터리 보호 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 오류 분리 유닛은, 제1 오류 분리 소자를 포함하고,
    상기 제1 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 상기 제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자이고, 상기 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함하고, 상기 전류 검출 소자의 2개의 단자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하며,
    상기 제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제1 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 오류 분리 소자의 제2 단자는 상기 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 전류 검출 소자의 제2 단자는 상기 제1 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결되는,
    배터리 보호 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 오류 분리 소자는 저항기인, 배터리 보호 회로.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 오류 분리 유닛은 제1 오류 분리 소자 및 제2 오류 분리 소자를 포함하고, 상기 제1 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 상기 제2 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하며, 상기 제1 오류 분리 소자의 제1 단자 또는 제2 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자이고, 상기 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함하고, 상기 전류 검출 소자의 2개의 단자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하며,
    상기 제1 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제1 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 오류 분리 소자의 제2 단자는 상기 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 오류 분리 소자의 제1 단자는 제1 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 오류 분리 소자의 제2 단자는 상기 전류 검출 소자의 제2 단자에 전기적으로 연결되는,
    배터리 보호 회로.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 검출 소자의 저항값과, 상기 제1 오류 분리 유닛과 상기 전류 검출 소자 사이의 병렬 연결을 통해 형성된 회로의 등가 임피던스 간의 차의 절대값은, 미리 설정된 값보다 작거나 같은, 배터리 보호 회로.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 보호 회로는 상기 제2 검출 유닛 및 상기 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결된 제2 오류 분리 유닛을 더 포함하고, 이로써, 상기 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자에 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우에도, 상기 전류 검출 소자의 양단이 단락되지 않도록 되고, 상기 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자는 제2 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결되는,
    배터리 보호 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 오류 분리 유닛이 제3 오류 분리 소자를 더 포함하고,
    상기 제3 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 상기 제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자이고, 상기 제2 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함하고, 상기 전류 검출 소자의 2개의 단자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하며,
    상기 제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제2 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제3 오류 분리 소자의 제2 단자는 상기 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 전류 검출 소자의 제2 단자는 상기 제2 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결되는,
    배터리 보호 회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 오류 분리 유닛은, 제3 오류 분리 소자 및 제4 오류 분리 소자를 더 포함하고,
    상기 제3 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 상기 제4 오류 분리 소자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하며, 상기 제3 오류 분리 소자의 제1 단자 또는 상기 제4 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자이고, 상기 제2 검출 유닛의 2개의 검출 단자는 제1 검출 단자 및 제2 검출 단자를 포함하고, 상기 전류 검출 소자의 2개 단자는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고,
    상기 제3 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제2 검출 유닛의 제1 검출 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제3 오류 분리 소자의 제2 단자는 상기 전류 검출 소자의 제1 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제4 오류 분리 소자의 제1 단자는 상기 제2 검출 유닛의 제2 검출 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제4 오류 분리 소자의 제2 단자는 상기 전류 검출 소자의 제2 단자에 전기적으로 연결되는,
    배터리 보호 회로.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 검출 유닛의 2개의 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제1 필터 커패시터를 더 포함하는 배터리 보호 회로.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 검출 유닛의 두 검출 단자 사이에 병렬로 연결된 제2 필터 커패시터를 더 포함하는 배터리 보호 회로.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 검출 유닛의 제어 단자는 방전 제어 단자 및 충전 제어 단자를 포함하고, 상기 제1 스위치 유닛은 제1 방전 스위치 소자 및 제1 충전 스위치 소자를 포함하고, 상기 제1 방전 스위치 소자는 제1 단자를 포함하고, 상기 제1 방전 스위치 소자의 제1 단자는 상기 제1 검출 유닛의 방전 제어 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 충전 스위치 소자는 제1 단자를 포함하고, 상기 제1 충전 스위치 소자의 제1 단자는 상기 제1 검출 유닛의 충전 제어 단자에 전기적으로 연결되거나; 및/또는
    상기 제2 검출 유닛의 제어 단자는 방전 제어 단자 및 충전 제어 단자를 포함하고, 상기 제2 스위치 유닛은 제2 방전 스위치 소자 및 제2 충전 스위치 소자를 포함하고, 상기 제2 방전 스위치 소자는 제1 단자를 포함하고, 상기 제2 방전 스위치 소자의 제1 단자는 상기 제2 검출 유닛의 방전 제어 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 충전 스위치 소자는 제1 단자를 포함하고, 상기 제2 충전 스위치 소자의 제1 단자는 상기 제2 검출 유닛의 충전 제어 단자에 전기적으로 연결되는,
    배터리 보호 회로.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 보호 회로를 포함하는 배터리 보호 보드.
  14. 배터리로서,
    상기 배터리는 전기화학 셀 및 제13항에 따른 배터리 보호 보드를 포함하고, 상기 배터리 보호 보드의 배터리 보호 회로는 2개의 입력 단자를 포함하고, 상기 2개의 입력 단자 각각은 전기화학 셀에 전기적으로 연결되는 배터리.
  15. 단말 장치로서,
    상기 단말 장치는 커넥터, 전원, 부하 및 제14항에 따른 배터리를 포함하고, 상기 커넥터는 상기 전원에 전기적으로 연결되고, 상기 전원은 상기 배터리에 전기적으로 연결되며, 상기 배터리는 상기 부하에 전기적으로 연결되는, 단말 장치.
  16. 단말 장치로서,
    상기 단말 장치는, 커넥터, 전원, 부하 및 배터리를 포함하고, 상기 커넥터는 상기 전원에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리는 배터리 보호 회로 보드 및 전기화학 셀을 포함하고, 상기 배터리 보호 보드는:
    부하 또는 전원에 전기적으로 연결된 2개의 출력 단자;
    상기 2개의 출력 단자 사이에서 직렬로 전기화학 셀에 연결된 전류 검출 소자, 제1 스위치 유닛, 및 제2 스위치 유닛 - 이로써, 상기 전류 검출 소자, 상기 제1 스위치 유닛, 상기 제2 스위치 유닛, 전기화학 셀, 및 부하 또는 전원이 상기 전기화학 셀을 충전 또는 방전하기 위해 루프를 형성하고, 상기 제1 스위치 유닛 및 상기 제2 스위치 유닛은 둘 다 루프가 폐쇄 또는 개방되도록 제어하도록 구성됨 -;
    상기 전류 검출 소자의 양단에서 전압을 검출하고, 상기 전류 검출 소자의 양단에서의 전압이 제1 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값보다 크면, 상기 제1 스위치 유닛을 개방시키기 위해 상기 제1 스위치 유닛에 제어 신호를 출력하도록 구성된 상기 제1 검출 유닛; 및
    상기 전류 검출 소자의 양단에서의 전압을 검출하고, 상기 전류 검출 소자의 양단에서의 전압이 제2 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값보다 크면, 상기 제2 스위치 유닛을 개방시키기 위해 상기 제2 스위치 유닛에 제어 신호를 출력하도록 구성된 상기 제2 검출 유닛
    을 포함하고,
    상기 제1 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값은 상기 제2 검출 유닛의 미리 설정된 과전류 검출 전압 임계값과는 상이한,
    단말 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 검출 유닛은 상기 전류 검출 소자의 양단에서의 전압을 검출하는 두 개의 검출 단자를 포함하고,
    상기 배터리 보호 보드는, 제1 오류 분리 유닛을 더 포함하고, 상기 제1 오류 분리 유닛은 상기 제1 검출 유닛 및 상기 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결되고, 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자에 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우 상기 전류 검출 소자와 상기 전기화학 셀을 통해 흐르는 전류를 션트하도록 구성되며, 이로써, 상기 전류 검출 소자의 양단이 단락되지 않도록 하고, 상기 제1 오류 분리 유닛의 제1 단자는 상기 제1 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결되는,
    단말 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 제2 검출 유닛은 상기 전류 검출 소자의 양단에서의 전압을 검출하는 두 개의 검출 단자를 포함하고,
    상기 배터리 보호 보드는 제2 오류 분리 유닛을 더 포함하고, 상기 제2 오류 분리 유닛은, 상기 제2 검출 유닛 및 상기 전류 검출 소자에 개별로 전기적으로 연결되고, 상기 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자와 전기적으로 연결된 회로가 단락된 경우, 상기 전류 검출 소자와 전기화학 셀을 통해 흐르는 전류를 션트하도록 구성되고, 이로써 상기 전류 검출 소자의 양단이 단락되지 않도록 되고, 상기 제2 오류 분리 유닛의 제1 단자는 상기 제2 검출 유닛의 하나의 검출 단자에 전기적으로 연결되는,
    단말 장치.
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